Cómo dimensionar un intercambiador de calor | Alfa Laval

Cómo dimensionar un intercambiador de calor

Para resolver un problema térmico, necesitamos conocer varios parámetros. Entonces se pueden determinar más datos.

Los seis parámetros más importantes incluyen:

  • La cantidad de calor a transferir (carga de calor)
  • Las temperaturas de entrada y salida en los lados primario y secundario
  • La máxima caída de presión permitida en los lados primario y secundario
  • La temperatura máxima de funcionamiento
  • La presión máxima de funcionamiento
  • La tasa de flujo en los lados primario y secundario

Si se conoce el flujo, el calor específico y la diferencia de temperatura en un lado, se puede calcular la carga de calor.

¿Cómo se calcula el área de transferencia de calor de un intercambiador de calor de placas?

La carga de calor de un intercambiador de calor se puede derivar de las dos fórmulas siguientes:

1. Carga de calor, Theta y cálculo LMTD

Donde:
P = carga de calor (btu/h)

m = tasa de flujo másico (lb/h)

cp = calor específico (btu/lb °F)

δt = diferencia de temperatura entre la entrada y la salida en un lado (°F)

k = coeficiente de transferencia de calor (btu/ft2 h °F)

A = área de transferencia de calor (ft2)

LMTD = diferencia de temperatura media logarítmica

T1 = Temperatura de entrada - lado caliente

T2 = Temperatura de salida - lado caliente

T3 = Temperatura de entrada - lado frío

T4 = Temperatura de salida - lado frío

La LMTD puede ser calculada usando la siguiente fórmula, donde ∆T1 = T1-T4 y ∆T2 = T2-T3

 

2. Coeficiente de transferencia de calor y margen de diseño

El coeficiente total de transferencia de calor global k se define como:

α1 = El coeficiente de transferencia de calor entre el medio caliente y la superficie de transferencia de calor (btu/ft2 h °F)

α2 = El coeficiente de transferencia de calor entre la superficie de transferencia de calor y el medio frío (btu/ft2 h °F)

δ = El espesor de la superficie de transferencia de calor (pies)

Rf = El factor de ensuciamiento (ft2 h °F/btu)

λ = La conductividad térmica del material que separa los medios (btu/ft2 h °F)

kc = Coeficiente de transferencia de calor limpio (Rf=0) (btu/ft2 h °F)

k = Coeficiente de transferencia de calor de diseño (btu/ft2 h °F)

M = Margen de diseño (%)

La combinación de estas dos fórmulas da: M = kc - Rf

es decir, el mayor valor kc, el menor valor Rf- para lograr el mismo margen de diseño.